transferul de gene orizontal o Transferul de gene laterale este schimbul de material genetic între organisme, care nu are loc de la părinte la copil. Acest eveniment are loc între indivizi de aceeași generație și poate apărea la ființe unicelulare sau multicelulare..
Transferul orizontal are loc prin trei mecanisme principale: conjugare, transformare și transducție. În primul tip, schimbul de fragmente lungi de ADN este posibil, în timp ce în ultimele două transferul este limitat la segmente mici de material genetic.
Conceptul opus este transferul vertical genă, în care informațiile genetice sunt transmise de la un organism la descendenții săi. Acest proces este răspândit în eucariote, cum ar fi plantele și animalele. În schimb, transferul orizontal este comun în microorganisme..
În eucariote, transferul orizontal nu este la fel de comun. Cu toate acestea, există dovezi ale schimbului acestui fenomen, inclusiv strămoșul oamenilor, care au obținut anumite gene prin viruși.
Indice articol
În timpul reproducerii, organismele eucariote își transmit genele de la o generație la descendenții lor (copii) într-un proces cunoscut sub numele de transfer vertical de gene. Procariotele realizează, de asemenea, acest pas, dar prin reproducere asexuată prin fisiune sau alte mecanisme..
Cu toate acestea, în procariote există un alt mod de schimb de material genetic numit transfer orizontal de gene. Aici, fragmentele de ADN sunt schimbate între organisme de aceeași generație și pot trece de la o specie la alta..
Transferul orizontal este relativ frecvent în rândul bacteriilor. Luați exemplul genelor care provoacă rezistență la antibiotice. Aceste fragmente importante de ADN sunt transferate în mod normal între bacterii din diferite specii.
Aceste mecanisme implică complicații medicale semnificative la tratarea infecțiilor.
Există trei mecanisme fundamentale prin care ADN-ul poate fi schimbat prin transfer orizontal. Acestea sunt conjugarea, transformarea și transducția..
Transferul de gene prin conjugare este singurul tip care implică contactul direct între cele două bacterii..
Cu toate acestea, nu trebuie comparat cu schimbul de gene prin reproducere sexuală (unde există de obicei un contact între organismele implicate), deoarece procesul este foarte diferit. Printre principalele diferențe se numără absența meiozei.
În timpul conjugării, trecerea materialului genetic de la o bacterie la alta are loc prin contactul fizic stabilit de o structură numită pili. Acest lucru funcționează ca o punte de conexiune, unde are loc schimbul.
Deși bacteriile nu se diferențiază în sexe, organismul care poartă un mic ADN circular cunoscut sub numele de factor F (fertilitatea f) este cunoscut sub numele de „mascul”. Aceste celule sunt donatorii în timpul conjugării, trecând materialul către o altă celulă care nu are factorul..
ADN-ul factorului F este format din aproximativ 40 de gene, care controlează replicarea factorului sexual și sinteza pililor sexuali.
Primele dovezi ale procesului de conjugare provin din experimentele Lederberg și Tatum, dar Bernard Davis a demonstrat în cele din urmă că contactul este necesar pentru transfer.
Transformarea implică preluarea unei molecule de ADN gol găsite în mediul înconjurător de bacteriile gazdă. Această bucată de ADN provine de la o altă bacterie.
Procesul poate fi realizat în mod natural, deoarece populațiile de bacterii suferă în mod normal transformări. În mod similar, transformarea poate fi simulată în laborator pentru a forța bacteriile să preia ADN-ul de interes care se găsește în exterior..
Teoretic, orice bucată de ADN poate fi luată. Cu toate acestea, s-a observat că procesul implică molecule mici.
În cele din urmă, mecanismul de transducție are loc prin intermediul unui fag (virus) care transportă ADN-ul de la o bacterie donatoare la un receptor. Ca și în cazul precedent, cantitatea de ADN transferată este relativ mică, deoarece capacitatea virusului de a transporta ADN este limitată.
De obicei, acest mecanism este limitat la bacteriile apropiate din punct de vedere filogenetic, deoarece virusul care poartă ADN-ul trebuie să se lege de receptori specifici bacteriilor pentru a injecta materialul..
Endonucleazele sunt enzime care au capacitatea de a rupe legăturile fosfodiesterice dintr-un lanț polinucleotidic, din interior - de aceea sunt cunoscute sub denumirea de „endo”. Aceste enzime nu taie nicăieri, au site-uri specifice pentru a face acest lucru, numite site-uri de restricție..
Secvențele de aminoacizi pentru enzimele EcoRI (în E coli) și RSRI (în Rhodobacter sphaeroides) posedă o secvență de aproape 300 de reziduuri de aminoacizi, care sunt identice 50% între ele, ceea ce indică în mod clar o rudenie evolutivă strânsă.
Cu toate acestea, datorită studiului altor caracteristici moleculare și biochimice, aceste două bacterii sunt foarte diferite și sunt foarte puțin corelate din punct de vedere filogenetic.
În plus, gena care codifică enzima EcoRI folosește codoni foarte specifici, diferiți de ceea ce folosește în mod normal. E coli, deci se suspectează că gena nu a provenit din această bacterie.
În 1859, naturalistul britanic Charles Darwin a revoluționat științele biologice cu teoria sa evoluției prin selecția naturală. În cartea sa iconică, Originea speciilor, Darwin propune metafora arborelui vieții pentru a ilustra relațiile genealogice dintre specii.
Astăzi, filogeniile sunt o reprezentare formală a acestei metafore, unde se presupune că transmiterea informațiilor genetice are loc pe verticală - de la părinți la copii..
Putem aplica această viziune fără inconveniente majore organismelor multicelulare și vom obține un model ramificat, așa cum propune Darwin.
Cu toate acestea, această reprezentare a ramurilor fără fuziuni este dificil de aplicat la microorganisme. Când se compară genomul diferitelor procariote, este clar că există un transfer extins de gene între linii.
Astfel, modelul relațiilor este mai asemănător cu o rețea, cu ramuri conectate și fuzionate împreună, datorită prevalenței transferului de gene orizontal.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.